В 1974 году Стивен Хокинг сделал важное открытие: черные дыры испускают тепловое излучение. До этого считалось, что черные дыры инертны, это последняя стадия умирающей тяжелой звезды.

Ученые из Университета Сассекса показали, что на самом деле это еще более сложные термодинамические системы, не только с температурой, но и с давлением.

Случайное открытие было сделано профессором Ксавье Кальме и Фолкертом Кейперсом на кафедре физики и астрономии Университета Сассекса и США, опубликовано сегодня в Physical Review D.

Калмет и Кейперс были озадачены дополнительной фигурой, которая была представлена ​​в уравнениях, что они использовали квантовые гравитационные поправки к энтропии черной дыры.

Во время обсуждения этого любопытного результата на Рождество 2020 года пришло осознание того, что то, что они видят, ведет себя как давление. После дальнейших расчетов они подтвердили свое захватывающее открытие, что квантовая гравитация может приводить к давлению в черных дырах.

Ксавье Кальме, профессор физики в Университете Сассекса, сказал: «Наше открытие, что черные дыры Шварцшильда имеют давление, а также температуру, является еще более захватывающим, учитывая, что это было полной неожиданностью. Я рад, что исследование квантовой гравитации, которое мы проводим в Университете Сассекса, способствовало более широкому пониманию научными сообществами природы черных дыр.

«Знаменательная интуиция Хокинга о том, что черные дыры не являются черными, но имеют спектр излучения, очень похожий на спектр излучения черного тела, делает черные дыры идеальной лабораторией для исследования взаимодействия между квантовой механикой, гравитацией и термодинамикой.

«Если рассматривать черные дыры только в рамках общей теории относительности, можно показать, что в их центрах есть сингулярность, в которой законы физики, как мы их знаем, должны нарушаться. Есть надежда, что, когда квантовая теория поля будет включена в общую теорию относительности, мы сможем найти новое описание черных дыр.

«Наша работа - шаг в этом направлении, и хотя давление, оказываемое черной дырой, которую мы изучали, крошечное, тот факт, что она присутствует, открывает множество новых возможностей, охватывающих изучение астрофизики, физики элементарных частиц и квантовой физики. ”

Фолкерт Кейперс, докторант Школы математических и физических наук Университета Сассекса, сказал: «Приятно работать над открытием, которое способствует нашему пониманию черных дыр, особенно в качестве студента-исследователя.

«Момент падения булавки, когда мы поняли, что загадочный результат в наших уравнениях говорит нам о том, что черная дыра, которую мы изучаем, имеет давление - после нескольких месяцев борьбы с ней - был воодушевляющим.

«Наш результат является следствием передовых исследований, которые мы проводим в области квантовой физики в Университете Сассекса, и он проливает новый свет на квантовую природу черных дыр».